Metal de tungstênio
O metal tungstênio é um elemento químico; tem símbolo W e número atômico 74. O tungstênio é um metal raro encontrado naturalmente na Terra quase exclusivamente como compostos com outros elementos. Foi identificado como um novo elemento em 1781 e isolado pela primeira vez como um metal em 1783.
1. O tungstênio metálico tem o menor coeficiente de expansão térmica entre os metais puros, proporcionando estabilidade sob calor extremo, o que o torna essencial para ferramentas como ferramentas de corte de carboneto de tungstênio e lâminas de turbinas de motores a jato.
2. Pequenas munições cinéticas e lastro de carros de corrida são dois exemplos de aplicações em que o metal tungstênio brilha. Sua densidade é cerca de 1,7 vezes maior que a do chumbo e 19,3 vezes maior que a da água.
3. Devido às suas propriedades condutivas e inércia, o metal tungstênio é amplamente usado em eletrônicos e ambientes de alta radiação. Ele serve como uma fonte-chave para alvos de raios X e encontra aplicações em eletrodos, condutores e filmes metálicos.
4. Devido à sua grande resistência à corrosão, o metal de tungstênio pode ser exposto a materiais corrosivos, incluindo solventes, água e ácido por períodos prolongados. Sua resiliência aumenta sua aplicabilidade em ambientes marítimos, incluindo: joias, iscas de pesca e construção naval.
5. O tungstênio metálico possui o ponto de fusão mais alto entre os metais puros (3.422 graus), o que o torna crucial para aplicações em ambientes de alta temperatura, particularmente na indústria aeroespacial e na construção.
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Metal de tungstênio VS aço inoxidável
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Item |
Aço de tungstênio |
Aço inoxidável |
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Composição química |
Aço, C, W, etc. |
Fe, Cr, Ni e outros elementos |
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Propriedades |
Alta dureza, estabilidade térmica e resistência ao calor. |
Excelente resistência à corrosão, ao calor e a altas temperaturas. |
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Vantagens |
Possui excelente desempenho de corte e resistência ao desgaste, tornando-o adequado para processamento de materiais duros. Também possui boa estabilidade térmica, permitindo manter alta dureza em temperaturas elevadas. |
Permanece livre de ferrugem mesmo com uso prolongado em ambientes ácidos ou alcalinos. |
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Desvantagens |
Tem custos de fabricação mais altos e é difícil de processar. |
Tem resistência relativamente menor e é propenso à deformação plástica. |
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Formulários |
Aeroespacial, militar, médico industrial, etc. |
Construção, processamento de alimentos, dispositivos médicos, produtos químicos, etc. |
Quais são as aplicações do metal tungstênio?
Eletrônicos
O metal tungstênio é essencial para a eletrônica como um material de interconexão para circuitos integrados. O metal tungstênio é proeminente por sua elevada condutividade elétrica e resiliência. Isso garante transferência de sinal eficaz entre diversos constituintes em aparelhos eletrônicos, aumentando assim sua funcionalidade confiável e reforçando a complexa interconectividade indispensável para tecnologias contemporâneas.
Ligas
É uma prática comum combinar tungstênio metálico com metais refratários para criar ligas com qualidades apropriadas para uma variedade de usos, como lâminas de turbina e bicos de motores de foguete, bem como dardos finos.
Poder de Fusão
Em energia de fusão, o metal tungstênio supera o carbono para materiais de revestimento de plasma (PFM) em futuros reatores nucleares. Sua excepcional resistência a altas temperaturas, erosão mínima, condutividade térmica eficiente, baixa retenção de trítio e ativação relativamente baixa sob irradiação de nêutrons tornam o tungstênio a escolha preferida para garantir a viabilidade e a segurança de futuros reatores de fusão.
Imãs permanentes
As aplicações para o metal tungstênio incluem melhorar as características magnéticas dos nanocompósitos de ímã permanente SmFeN– -Fe. O tungstênio é adicionado na faixa de 0–17% para modificar a microestrutura e o comportamento magnético. Isso é realizado pela liga mecânica de pós de Sm, Fe e W, depois pelo recozimento e nitretação da mistura. Como resultado, os ímãs permanentes operam e têm melhor desempenho.
Aplicações médicas
As ligas de tungstênio são integrais em diversas aplicações médicas, oferecendo resistência e proteção. Elas servem em radiografia gama, instrumentos de oncologia e como recipientes para fontes radioativas. Além disso, os protetores de seringa de liga de tungstênio fornecem uma defesa robusta contra a exposição à radiação, garantindo segurança e eficácia em procedimentos médicos.
Nanofios
Nanofios de óxido de tungstênio, compostos de átomos de tungstênio e oxigênio, demonstram excelente condutividade elétrica e propriedades ópticas únicas, encontrando aplicações em detecção, eletrônica, optoeletrônica e armazenamento de energia.
Materiais militares
O metal tungstênio, valorizado por sua alta dureza e resistência à temperatura, é usado em aplicações militares, como: balas de liga de tungstênio, ogivas de estilhaços e projéteis perfurantes.
Aplicações Químicas
Na indústria química, os compostos de tungstênio são essenciais porque ajudam a produzir uma ampla gama de materiais. Esses compostos aproveitam as qualidades especiais do tungstênio para influenciar a formulação de uma ampla gama de produtos químicos necessários em diversas aplicações industriais, de pigmentos e tintas a catalisadores, tintas e lubrificantes.
O metal tungstênio foi descoberto pela primeira vez em 1783 por meio da redução do carvão do óxido encontrado na volframita. Ele tem sido usado por séculos em várias formas como parte da fabricação de porcelana para fazer cerâmica. Em muitos países, ele é chamado de volfram em vez de tungstênio. O termo tungstênio vem do sueco e significa "pedra pesada". A volframita vem das palavras alemãs "wolf rahm", que significa "creme de lobo".
O metal tungstênio é usado como base e elemento de liga, sendo a liga carboneto de tungstênio sua forma mais comum. Scheelita e volframita são dois importantes minerais de tungstênio. O uso moderno inicial do tungstênio foi como material de filamento de lâmpada, que ainda é popular hoje.
O carboneto de tungstênio é um composto que contém partes iguais de átomos de tungstênio e átomos de carboneto. É um pó cinza que é comprimido e moldado por meio de sinterização para uso em equipamentos, ferramentas de corte, abrasivos, conchas perfurantes e joias. Assim como o tungstênio, o carboneto de tungstênio tem uma alta temperatura de fusão de 5200 graus F ou 2870 graus com um ponto de ebulição de 10830 graus F ou 6000 graus.
Os dois tipos de compostos de carboneto de tungstênio são carboneto de tungstênio (WC) e semicarbazida de tungstênio (W2C). Além disso, duas outras categorias de carboneto de tungstênio são a-WC e ß-WC, com a-WC tendo uma forma hexagonal e ß-WC tendo uma forma cúbica de alta temperatura.
Carboneto de tungstênio
O carboneto de tungstênio é uma combinação de tungstênio e carbono na proporção de 1 para 1. É um pó fino cinza que é processado em outras formas e materiais úteis. O carboneto de tungstênio é uma liga extremamente forte que é capaz de suportar a exposição a produtos químicos como ácidos, álcalis e os efeitos do oxigênio e da água. Ele tem o dobro da resistência do aço de alta qualidade e é mais denso do que o titânio ou o aço. Existem mais de 20 graus de pó de carboneto de tungstênio, que variam de acordo com seu tamanho de grão, resistência à tração, dureza e pontos de fusão.
A fabricação de carboneto de tungstênio inclui sinterização e prensagem de pó de carboneto de tungstênio em produtos, ferramentas e peças fortes e duráveis. Devido à sua alta resistência, o carboneto de tungstênio é muito útil na indústria de mineração, canteiros de obras e metalurgia. Estatisticamente, 60% de todas as ligas de carboneto de tungstênio são feitas exclusivamente para essas indústrias.
Metal duro
Esta é uma das ligas mais comuns de tungstênio. É uma liga de carboneto de tungstênio ligada ainda mais com cobalto, que é usado como um ligante que forma o cimento. O cobalto fortalece o tungstênio e neutraliza sua tendência de ser quebradiço sob alta pressão, permitindo assim que seja usado em aplicações estruturais críticas.
Tungstênio Ligado
Tungstênio ligado é um termo geral que se refere às várias ligas feitas pela mistura de tungstênio com diferentes tipos de metais. Exemplos comuns são ligas de cobre e ferro. As várias ligas são úteis em aplicações industriais e comerciais. Tungstênio níquel ferro é um exemplo das ligas de tungstênio. O níquel adiciona densidade, melhora a resistência e melhora a ductilidade da nova liga metálica. Tungstênio níquel cobre é outra liga viável de tungstênio que tem algumas habilidades únicas. A presença de cobre em uma liga torna substancialmente a nova liga não magnética. Isso, portanto, cria um metal muito forte que não tem propriedades magnéticas. É muito importante para sistemas e tarefas de oncologia onde a blindagem de sensores elétricos é fundamental.
Tungstênio puro
Em sua forma mais pura, o tungstênio é um condutor elétrico extremamente bom e é usado principalmente em aplicações elétricas. Em eletrônica, o tungstênio puro é usado como um meio de conexão para componentes em um painel de circuito.
Como o metal de tungstênio é isolado e refinado
Se você já teve curiosidade sobre como seu adorável (ou extremamente masculino e robusto) carboneto de tungstênio metálico surgiu, você descobrirá que há muito mais no processo do que encomendar seu anel de seu joalheiro de tungstênio de renome. Cavar no anel de carboneto de tungstênio pode ser um processo muito revelador e confuso que começa com, bem, cavar.
Uma vez que o minério de metal de tungstênio que foi extraído da terra está pronto para processamento e foi preparado. O processo de preparação do tungstênio é o mesmo que tem sido usado desde que foi inicialmente extraído pelos irmãos e químicos espanhóis Juan Jose e Fausto d'Elhuyar y de Suvisa. No entanto, diferentemente do método usado pelos irmãos d'Elhuvar y de Suvisa, a extração e preparação modernas requerem uma etapa extra e complicada. Hoje, uma extração química complexa é produzida durante o processo. O produto químico é chamado de paratungstato de amônio, ou mais comumente conhecido como APT.
O APT é produzido de duas maneiras diferentes. Os métodos são lixiviação ácida e autoclave-soda. O minério é misturado com carbonato de sódio sob altas temperaturas e pressão no processo autoclave-soda. Os cristais de APT são formados após a amônia ser adicionada à solução de tungstato de sódio.
No processo de lixiviação ácida, o minério de metal de tungstênio é quebrado usando ácido clorídrico, produzindo ácido túngstico sólido e cloreto de cálcio. A amônia é usada como no processo de autoclave-soda. A amônia é usada para dissolver o ácido túngstico. Após evaporar e filtrar a mistura, cristais de APT são produzidos.
Agora, você pode estar se perguntando o que os cristais têm a ver com os anéis de carboneto de tungstênio que você comprou em seu varejista local ou online. Bem, o processo ainda não foi concluído. A próxima parte do processo é fazer óxido de tungstênio.
Os cristais APT são aquecidos em um forno rotativo para formar um dos três tipos de óxidos que são formados. Neste processo, o hidrogênio é soprado sobre os cristais. Durante este processo, existem essencialmente três zonas de diferentes níveis de calor extremo. Na zona com o calor mais alto, o hidrogênio converte amônia no APT em hidrogênio e nitrogênio. Eventualmente, o pó de tungstênio é produzido pela redução do óxido em um forno. Depois que o pó de tungstênio é formado, ele pode ser transformado em metal sólido através de um processo conhecido como sinterização.
Há muita ciência e anos de descoberta envolvidos no isolamento do metal tungstênio. Embora seja um processo trabalhoso, o resultado final cria muito, muito mais do que simplesmente anéis de tungstênio e outras joias finas.
Propriedades do metal tungstênio
Propriedades químicas do metal tungstênio
O metal tungstênio está localizado no grupo de transição da tabela periódica da química e tem estados de oxidação de + 2, + 3, + 4, + 5 e + 6. Ele tem um número atômico de 74 e uma massa atômica relativa de 183,84. O metal tungstênio é um sólido em temperatura ambiente devido a uma formação cristalina isométrica estável que pode ser vista em um raio-x.
O metal tungstênio é muito resistente à corrosão por ácidos e é vulnerável apenas ao ácido nítrico e ao ácido fluorídrico. Além disso, ele pode ser enfraquecido por derretimentos oxidantes alcalinos como nitrato de potássio ou hidróxido de sódio. O metal tungstênio é muito resistente à corrosão, mas se combina com oxigênio prontamente em temperaturas muito altas para produzir trióxidos.
Naturalmente, o metal é uma mistura de 5 isótopos estáveis, nomeadamente tungstênio-180, tungstênio-182, tungstênio-183, tungstênio-184 e tungstênio-186, que têm uma composição percentual de 0,12%, 26,5%, 14,3%, 30,6% e 28,4%, respectivamente.
Propriedades físicas do metal tungstênio
O metal tungstênio em sua forma mais pura é um metal branco brilhante que pode ser facilmente processado. No entanto, ele contém traços de oxigênio e carbono em sua composição química e isso o torna muito quebradiço quando submetido a tremendo estresse e força.
Ele também tem um coeficiente de expansão térmica muito baixo de 4,4×10-6mm, que é aproximadamente o mesmo do vidro de borosilicato e é por isso que é usado para vedações de metal de vidro. O tungstênio também é ecologicamente correto e não se decompõe ou quebra facilmente.
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